基于超声波微驱动的摩擦改性

提出了一种超声波微驱动摩擦改性的思想。通过激励超声波马达振子的两个对称的夹心式换能器前端头作旋转方向相反的椭圆运动,使摩擦副处于超声波动力润滑状态,同时控制两个夹心式换能器振幅,实现在低速运动时对摩擦力的主动控制达到减小摩擦力的目的。利用气浮导轨、力传感器、低速电机建立了摩擦力模糊控制系统。初步的实验表明,摩擦力大大减小,当振子和负载总质量为3．8kg,电机拖动速度0．5mm/s时,摩擦系数达到0．0053。     

利用DISLab进行弹簧振子简谐运动实验条件的研究

利用DISLab研究弹簧振子简谐运动中力和位移随时间变化的关系,发现弹簧在振动过程中回复力存在滞后现象.本文通过设计实验,研究了弹簧的劲度系数、振子质量和振幅对回复力滞后的影响.     

泡沫铝的低频内耗特征研究

采用粉末冶金发泡法制备的泡沫铝试样，研究了室温下低频范围（0.04—4Hz）泡沫铝的内耗与孔结构（孔隙率和孔径）、频率、振幅之间的关系．结果表明泡沫铝的内耗具有以下特征：孔径一定时，内耗随孔隙率的增加而增大；孔隙率一定时，内耗随孔径的减小而增大；在测量频率范围内，内耗与频率近似无关；小应变振幅时内耗随振幅的增大而增大，具有正常振幅效应．提出了泡沫铝的内耗产生机制，根据等效夹杂方法和钉扎位错内耗特点进行了理论分析，较理想地解释了实验结果 关键词：     

耦合非线性振子系统的同步研究

研究了考虑振子振幅效应的耦合极限环系统的同步.研究表明，耦合极限环系统的序参量随耦合强度的增加呈现非单调变化，并且出现若干不可微的点；平均频率随耦合强度的变化过程表现为同步分岔树结构；在临界点处出现了相速度的滑移、锁定和相速度差的开关阵发现象，开关阵发的平均周期具有很好的标度关系；振子的平均振幅随相同步的进程实际上是由均匀化逐渐分岔而达到非均匀化的过程，振子振幅的变化范围在临界点处突然减小. 关键词： 耦合极限环系统 同步 振幅效应     

挡光片的宽度和振幅对阻尼振动半衰期测量的影响

在气垫导轨上探究弹簧振子的阻尼振动是普通物理实验中的重要实验,从实验上和理论上探究了挡光片宽度和振幅对半衰期测量的影响.研究结果表明实验测得的半衰期随着挡光片宽度的增加而线性增大,随着初始振幅的增大而减小,而且理论和实验符合的很好.该研究在指导学生正确地选取实验的初始状态,并正确地测量半衰期方面有一定的参考价值.     

炸药与不同材料之间摩擦系数的研究

采用分离式霍普金森压剪杆装置,对GO-924炸药与铝合金、橡胶、GO-924炸药之间在不同冲击加载条件下的摩擦系数进行了研究,得到了炸药与不同材料界面间的摩擦系数随时间变化的曲线。结果表明:炸药与铝合金之间的动摩擦系数维持在0.166~0.176范围内,且不随冲击加载速率的变化而变化;炸药与橡胶之间的动摩擦系数在运动过程中不断增大,其数值与冲击加载速率相关;炸药与炸药之间的动摩擦系数在运动过程中先增大,达到峰值后迅速下降,分析认为这种现象与炸药内部产生损伤有关。     

一类摩擦振子现象的研究

从理论和实验两方面研究了第33届国际青年物理学家锦标赛中的摩擦振子问题.建立了物理模型,并通过对摩擦振子系统做受力分析,得到摩擦振子的运动状态微分方程.搭建实验系统,观测摩擦振子的质心变化,实验结果与理论分析基本一致.在理论分析的结果基础上,采用控制变量法,仿真模拟各参量对摩擦振子运动状态的影响.研究结果表明,摩擦振子...     

超声振子箝位压电直线微动马达研究

本文提出一种利用环形三叠片超声振子箝位的压电直线微动马达.这种马达的箝位振子与导轴形成摩擦付。振子共振时其动摩擦系数与静摩擦系数之比降为～0.1。箝位振子的激励电压仅为±80V(峰峰值).马达速度为0—2mm/min;位移分辨率为50nm;驱动力约0.2kgf.这种马达还具有工艺简单的特点.     

基于非连续能量耗散的滑动摩擦系数计算模型

分析了界面摩擦状态下能量非连续耗散过程,建立了简化条件下晶体材料界面摩擦滑动摩擦系数计算模型.结果表明:在弹性接触状态下,滑动摩擦系数与载荷及实际接触面积无关,当实际接触面积接近名义接触面积时,滑动摩擦系数随载荷增加而减小.在缓慢滑动时,滑动摩擦系数随滑动速度的增高而缓慢增大,相对滑动速度愈高,滑动摩擦系数增大趋势愈显著.滑动摩擦系数随晶格常数的增加而降低,而当晶格常数较大时,其变化对滑动摩擦系数影响较小.同时,滑动摩擦系数随原子的可能温升增加而增大.研究结论对工程应用及相关的理论研究具有一定的参考意义. 关键词： 滑动摩擦系数 非连续能量耗散 界面摩擦     

波纹管内流动特性的实验研究

随着超导技术的发展,高温超导电缆在电力输运中逐渐得到重视并进行了广泛的研究.由于波纹管具有良好的柔韧性和收缩性,在高温超导电缆中得到应用.波纹管内的流动压力损失参数是高温超导电缆低温系统重要的设计参数,因而研究波纹管内的流动特性具有重要的意义.对通径为6 mm,8 mm和10 mm的波纹管内液氮和氮气的流动特性进行了实验研究.液氮实验结果表明:液氮在波纹管内的流动具有波动性.在4000～40000的雷诺数范围内,测量了氮气的质量流量和压力损失,计算得到流动摩擦系数.分析表明:压力损失随雷诺数的增大而增大;波纹管的摩擦系数要高于光管,摩擦系数随雷诺数的增大而减小,摩擦系数随t/d的减小而减小.     

由瞬态响应的测量来估算超声马达的负载特性

为测量超声马达的一些特性,如最大力矩、负载特性(即力矩-速度特性)、转子和定子接触面上的摩擦系数等,本文提出一种由瞬态响应来估算的方法,由接通电源时马达转速阶跃响应的上开曲线可算出其负载特性,而由切断电源时的下降曲线得出接触面的摩擦系数。本方法测量时间快,故不受因温升导致的共振频率漂移等一些问题的困扰。对一混合换能器型旋转马达得到的负载特性与用拉重法所得结果符合很好。对一行波直线马达则考察了摩擦材料的杨氏模量和摩擦系数等参数对马达性能的影响。     

复合添加剂BA1摩擦化学的FTIRM光谱法研究

采用微区红外光谱技术（ＦＴＩＲＭ）研究抗磨添加剂（简称ＢＡ１）的抗磨机理，通过改变添加剂的浓度，摩擦载荷的大小和选择不同的摩擦时间，观察摩擦前后的物性变化，分析磨痕的红外光谱图，推断其作用机理，结果表明，ＢＡ１在摩擦过程中发生氧化分解反应，最终在摩擦副基质上形成一层光滑致密的聚合物膜，致使其摩擦系数减小。     

气轨上的非线性振动

在气垫导轨上设计了一个非线性振动实验，通过计算机进行数值计算，得出非线性振动周期随振幅的增大而减小的结论，并从理论上进行了分析。     

40Cr钢表面激光熔覆层的磨损性能

 为研究模具钢熔覆层的磨损性能,采用铁基粉在40Cr钢表面进行激光熔覆,以激光熔覆层为上试样,GCr15钢珠为下试样,采用HT－500磨损试验机进行摩擦磨损试验,并与40Cr基体的磨损性能相对比。利用表面形貌仪测量磨痕深度和宽度。研究结果表明：载荷小于250 g时,相同载荷下基体的摩擦系数大。载荷小于300 g时,随磨损时间延长,熔覆层、基体的摩擦系数都随着载荷增加而减小。当载荷为300 g时,基体的摩擦系数在0.563～0.589之间变化,平均值为0.576,且随时间逐渐升高,耐磨性变差;熔覆层的磨擦系数在0.431～0.457之间变化,平均摩擦系数为0.444,磨痕深度和宽度分别是0.65 mm和1.096 μm,且随时间逐渐下降,表现了良好的耐磨性能。当载荷增加到500 g时,平均摩擦系数和磨痕深度比300 g时分别增加了75％和47倍,且摩擦系数逐渐升高,磨损性能下降。     

涂覆聚甲基丙酸甲酯的磁性膜外磁场作用下的往复滑动摩擦行为研究

磁性材料被广泛应用于磁记录和磁润滑等领域,聚甲基丙烯酸甲酯因其良好的介电性,能够用作磁性材料的表面涂层.本文对外磁场作用下,外加载荷和磁场强度对往复滑动的聚甲基丙烯酸甲酯/磁性薄膜双膜系摩擦性能的影响开展了研究.实验结果表明:聚甲基丙烯酸甲酯/磁性双膜体系的摩擦性能随载荷和磁场强度改变而变化;但在干摩擦和硅油润滑两种模式下,磁场对其摩擦学性能的影响规律不同.理论分析了磁场作用下磁场诱发的磁性力与摩擦副物理性质变化对摩擦力和摩擦系数的影响,与实验结果符合良好.研究结果为磁性薄膜的界面介质设计与控制提供了依据.     

压电振子阵列型超声喷丸强化*

为了提高超声喷丸强化加工的面积、效率及加工质量,对传统单振子超声喷丸强化技术进行了改进,提出了压电振子阵列型超声喷丸强化加工方法。分析了超声喷丸强化的机理,进行了压电振子的优化设计,分析了激振片的谐振响应,实验测试了系统样机在不同超声电源功率下弹丸撞击工件的区域分布;探究了超声电源功率、喷丸距离、弹丸直径和喷丸时间对加工样件显微硬度的影响,结果表明：以超声电源功率作为唯一变量,弹丸冲击工件表面的区域面积随超声电源功率增大而增大;7075铝合金样件的表面显微硬度及其提高率,随超声电源功率的增大、喷丸时间的增加、喷丸距离的减小及弹丸直径的增大而增大;超声电源功率为50W、喷丸时间为20min、喷丸距离为5mm、弹丸直径为1.5mm时喷丸效果最好,此时工件表面显微硬度增加量为65.1HV,表面显微硬度提高率为36.7%。压电振子阵列型超声喷丸强化技术可以有效增加喷丸冲击工件的面积,提高工件的表面显微硬度和加工效率。     

微动条件下材料磨损率的一种计算分析方法

微动现象广泛存在于工程结构中,近年来越来越受到科研工作者的重视.为了对微动磨损进行深入研究,本文根据微动摩擦系统中摩擦副间的特点,针对微动磨损过程,提出不对称双势阱模型,建立了其中粒子的运动方程;利用非平衡统计思想建立了理论模型,得到了计算磨损率的新方法.以金属材料Mg和Fe组成的摩擦副系统为例进行了计算分析,得出磨损率随磨损时间和势阱宽度的变化,进一步分析了载荷正压力变化对磨损率的影响.计算分析结果表明,在其他条件均不变的情况下,材料磨损率随磨损时间的增大而减小,且随着摩擦副系统中势阱宽度和载荷正压力的减小,磨损率也呈减小趋势.最后,通过与试验结果比较,验证了该理论模型的适用性.     

热激发效应对界面摩擦的影响

论文主要从微观角度研究摩擦热产生的机理及摩擦热对摩擦性能的影响. 依据固体物理学中原子热振动理论, 以界面摩擦为研究对象, 从分析界面原子的受迫振动出发, 得出界面摩擦过程中原子的振动实际上是自激振动和受迫振动的叠加, 界面原子在非平衡状态下的热振动将导致声子的激发和湮灭, 进而导致摩擦热的产生, 摩擦界面的温度升高. 然后, 从温度对界面原子能级分布和跃迁的影响角度探讨了热激发效应对界面摩擦的影响, 分析得出如下结论: 温度低时, 界面原子处在激发态的概率随着温度的升高而增加, 导致摩擦系数随温度增加而增加; 温度在100 K附近界面原子处在激发态的概率出现峰值, 导致摩擦系数出现峰值; 当温度高于临界值后, 摩擦系数随温度的升高反而会降低. 最后将本文的理论分析的结果与他人的实验结果对比, 显示两者的趋势一致, 表明本文提出的理论和方法可行.     

水平管内二氟乙烷两相流动摩擦压降实验研究

对制冷剂二氟乙烷(HFC-152a)在内径为8mm的水平管内进行了两相流动沸腾摩擦压降的实验测量.实验测量的压力范围为0.19—0.41MPa,热流密度范围为14—62kW/m2,流量范围为128—200kg/m2s.实验测量表明:HFC-152a的两相摩擦压降随质量流量、质量含气率的增大而增大;热流密度则对摩擦压降的直接影响很小,但通过影响两相流流型间接影响了摩擦压降;当流型由分层流动转变为半环状流或环状流时,总压降中加速压降所占比例有所减小,而摩擦压降所占比例则有所增大;摩擦压降随饱和压力的增大而减小.使用两个应用广泛的压降计算式进行了计算.实验测试结果与计算结果对比后发现,Friedel模型与实验结果偏差较大,而Müller-Steinhagen-Heck模型则与实验结果符合较好.     

双弹簧振子在竖直方向的自由振动研究

采用数值模拟方法研究了对称双弹簧振子在竖直方向的自由振动,揭示出这类振动的性质随系统参数及振幅的变化规律,丰富了弹簧振子振动的研究.